Wechselwirkungen von polyphilen Molekülen mit Lipidmonolayern und Lipidvesikeln

• Antragsteller: Professor Dr. Alfred Blume
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 80053741

Ziel dieses Teilprojektes ist die Untersuchung und Aufklärung der Wechselwirkung von nieder- und höhermolekularen polyphilen Molekülen in wässrigen Lösungen mit Modellmembranen und Lipidmonolayern. Die niedermolekularen Polyphile haben dabei T- und X-förmige Gestalt und werden in der Arbeitsgruppe Tschierske (TP 2) synthetisiert, während die polymeren Polyphile aus der Arbeitsgruppe Kreßler (TP 3) stammen. Zunächst sollen die lyotropen Eigenschaften der Verbindungen und ihre Aggregatstrukturen in Wasser in Abhängigkeit von der chemischen Struktur der Seitengruppen bzw. der Blocksequenz untersucht werden. Dazu gehört auch die Untersuchung der Grenzflächenstrukturen an der Wasser-Luft-Grenzfläche. Modellmembranen aus Phospholipiden bzw. Lipidmonolayer sollen dann als Templat dienen, um nach Bindung der polyphilen Moleküle eine Strukturbildung zu erzeugen. Dazu soll die Bindung der polyphilen Moleküle, die über polare und hydrophobe Wechselwirkungen mit der Membran erfolgt, mit Hilfe von Strukturvariationen in den Polyphilen verändert werden. Die grundlegenden Methodiken zur Charakterizierung der Aggregatstrukturen der Polyphile sind Lichtstreumethoden, Transmissions- Elektronenmikroskopie, Isothermal Titration Calorimetry (ITC) zur Bestimmung der kritischen Mizellkonzentration, sowie Monolayermethoden (Epi-Fluoreszenzspektroskopie, FT-Infrarot- Reflexions-Absorptions-Spektroskopie (IRRAS), Brewster-Winkel-Mikroskopie). Parallel werden Untersuchungen über die Wechselwirkung der Polyphilen mit Lipidmembranen und Lipidmonolayern durchgeführt. Ziel ist dabei bei den niedermolekularen Verbindungen durch Modifikation der Seitenketten der Polyphile den Einbau und die Segregation der Polyphile in den Membranen gezielt zu beeinflussen, um die Membraneigenschaften zu modulieren. Bei den polymeren Polyphilen spielt die chirale Erkennung zwischen Polymeren und chiralen Lipiden eine zentrale Bedeutung. Zum Studium der Wechselwirkung mit Lipidbilayern und -monolayern werden kalorimetrische Methoden eingesetzt werden (ITC und DSC) sowie spektroskopische Methoden wie die FT-IR-Spektroskopie an festkörperunterstützten Membranen (FT-IR-ATR) bzw. FT-IRRAS an Lipidmonolayern. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Bacia (TP 6) werden CLSMUntersuchungen an GUVs durchgeführt werden, die auch mit Permeationsmessungen gekoppelt werden. Eigene Farbstoffefflux-Messungen dienen der Aufklärung der Integrität der Membran nach Einbau der Polyphile. Außerdem besteht eine enge Kooperation und Abstimmung mit der Arbeitsgruppe Saalwächter (TP 5), in der NMR-Untersuchungen an diesen Systemen durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1145: Strukturbildung von synthetischen polyphilen Molekülen mit Lipidmembranen
• Beteiligte Person: Dr. Andreas Kerth